CATIA飞机建模教程【01】

00 写在前边

本教程的初衷，是为了方便城大或者其他院校的同学们，在参加CUADC或者其他相关系列的飞行器/机械类比赛时，能够有个系统的CATIA建模教程，不至于网上抓瞎。当然，网上也存在很多非常优秀的视频教程，例如：【【北航】飞机总体设计 CATIA军机建模教程（已完结）】等等优秀的视频教程。

本教程主要从文字与配图的方式，逐步的进行设计，同时对于一些在设计过程中存在的问题提供一些个人的解决方法。教程尽量争取做到面向小白，不足之处还望谅解。

本教程的大体结构如下：

  • 创建工程项目、引入翼型参考（包含翼型库以及翼型工具的使用等等）
  • 机翼主体结构的建模、上反、前掠/后掠的画法
  • 创成式外形设计的使用
  • 机身主体的建模
  • 结构的填充

01 创建工程项目

在CATIA中，工程项目的管理是由Product（产品）文件统一创建的，使用根产品进行工程项目的管理是一个良好的行为规范。

首先，我们在一个空白窗口中，点击”文件” -> “新建产品”，创建一个名为 huaxiangji 的产品。

需要注意的是，在CATIA中，不建议使用中文作为产品/零件的编号，因此在课程中采用的均为汉字拼音。

CATIA的工程结构类似于Windows系统中的文件管理，是一个树状结构：

  • 根结点是一个总产品（huaxiangji）
  • 总产品下可以新建子产品、子零件
  • 子产品和子零件归属于根产品

产品与零件的区别

概念 说明
Product（产品） 是一个机械/机构，由若干个机构/零件组成。可以快速管理下属结构，对产品进行属性修改或赋予物质时，可以直接对下属的产品/零件进行统一赋予。在子产品中进行装配，装配关系保存在子产品中，装配难度大幅减少。
Part（零件） 是一个单一组成单元，仅表示某一个不能活动的结构，是CATIA中的最小单元。必须遵循”一个零件一个结构”的要求，否则会导致无法装配。

02 导入翼型

翼型是飞行器的重要参数，导入这一步骤对飞机设计来说是至关重要的。

一般导入流程： 1. 使用翼型工具，寻找一个合适的翼型 2. 将翼型数据导入EXCEL或其他工具进行处理 3. 将处理后的翼型数据导入CATIA

翼型数据

推荐网站：

获取翼型数据步骤：

  1. 进入AirfoilTools，点击Airfoil Search，搜索 NACA2414 或任意喜欢的翼型
  2. 进入详情页查看基础数据（最大曲面位置、最大厚度位置、不同雷诺数下的升阻比等）
  3. 点击 “Send to airfoil plotter” 进入翼型绘图仪
  4. 主要参数包括：弦长、厚度、上反角
  5. 点击 “CSV file of coordinates” 下载CSV翼型文件

翼型数据文件包含三个部分： - 翼型参数 - 翼型点位 - 中线坐标

注意： 翼型就是在平面上绘制的特定的点的坐标，通过样条曲线方式将点链接，即可得到翼型。

导入翼型方法一：处理数据后使用CATIA三维曲线指令导入

  1. 打开NACA2414-il.csv文件，仅保留Airfoil surface内容，其余全部删除
  2. 由于空间坐标为三维坐标系，目前仅有二维点位坐标，需要补充第三维
    • 规定：A列为X轴，B列为Y轴，C列为Z轴
    • 若导入到yz平面，需补充X轴信息（A列值均为0）
  3. 另存为txt文件，保存编码设置为ANSI类型
  4. 打开CATIA新建零件，选择 开始 -> 形状 -> Digitized Shape Editor
  5. 在插入中选择 Import，配置对话框后点击应用预览，点击确定完成导入
  6. 通过 3D Curve 指令将点位转化为样条曲线
  7. 完成后隐藏导入的翼型数据，仅留下3D曲线即可

导入翼型方法二：采用辅助软件导入

利用CATIA的二次开发功能，使用前人开发的翼型导入软件，可以快速完成翼型导入并修改导入位置等参数。

下载链接： 翼型工具.exe

操作步骤：

  1. 点击生成CATIA草图选项卡
  2. 填入需要的参数
  3. 在CATIA中新建零件并在新窗口中打开（这一步非常重要！）
  4. 将翼型工具激活，点击添加按钮，将翼型添加进零件草图